WO2012107183A1 - Verfahren zum messen einer kapazität - Google Patents

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    • H03K2217/960725—Charge-transfer

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring a capacitance and an associated sensor unit.
  • capacitive sensors are in particular frequently used as proximity switches, in particular for the contactless actuation of a vehicle door or in non-contact anti-pinching devices.
  • a method for measuring capacitance should desirably on the one hand provide the most precise and fail-safe measure possible for the capacitance to be measured.
  • such a method should allow rapid capacity measurement, in particular to allow for rapid changes in capacity - for example, as a result of a rapidly approaching body part or object - a sufficiently fast response.
  • such a method should be energy-saving and easily implemented by simple means. In this sense, it should be numerically uncomplicated in particular.
  • the invention has for its object to provide a these requirements particularly well corresponding method for capacitance measurement.
  • the invention is further based on the object of specifying a particularly suitable for carrying out the method capacitive sensor unit.
  • a first detection measure of the capacitance to be measured is determined as a rough estimate by means of a comparatively imprecise first measurement method which is distinguished by comparatively low energy consumption.
  • a more precise, but more energy-intensive, second measurement method is used to determine a second detection measure for a fine estimate of the capacitance.
  • the system switches from the first measurement phase to the second measurement phase when the first detection measure fulfills a predetermined transition criterion.
  • a measure of a charging speed of a sensor electrode is detected as a first detection measure during the first measurement phase for rough estimation of the capacitance to be measured.
  • an alternating voltage can be applied to a voltage divider which contains the sensor electrode during the first measuring phase.
  • the first degree of detection can be obtained from the capacitance-dependent amplitude of the voltage and / or from the phase angle between this voltage and the current intensity of the current flow caused by this voltage.
  • a measure of a charge quantity collected on the sensor electrode is preferably detected as the second detection measure.
  • the second amount of detection may also be obtained by determining the frequency of a voltage generated by an RC oscillator including the sensor electrode.
  • the capacitive sensor unit comprises at least one sensor electrode, but may optionally also comprise a plurality of sensor electrodes.
  • the sensor unit also includes an evaluation unit.
  • the or each Sorelektrode on the one hand and the evaluation unit on the other hand, a charging resistor and a reference capacitor are selectively interposed.
  • the evaluation unit is configured by switching and / or programming technology to carry out the method according to the invention.
  • the evaluation unit is at least essentially formed by a microcontroller in which a control program automatically executing the method is implemented.
  • the control unit can also be formed, for example, by an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the measuring methods used in each of the two measuring phases only fulfill a part of the requirements mentioned above.
  • the determination of the charging speed although advantageously numerically inexpensive, and thus easy and energy-saving feasible.
  • it permits only comparatively imprecise determination of the capacity. It is also relatively error-prone and prone to failure.
  • the determination of the charge quantity allows a much more precise and error-less capacity determination.
  • it is numerically and procedurally much more complex. It is therefore - for a given performance of a machine performing the process - slower and more energy consuming.
  • the capacitance measurement takes place on the basis of the energy and resource-saving coarse estimation. Only if necessary, namely, if the coarse estimate a capacity of critical size is determined (transition criterion), is switched to the more accurate fine estimate. Due to the dynamic switching between the measuring phases, the respective advantages of the two measuring methods are thus used synergistically, whereas their disadvantages are largely suppressed.
  • the method according to the invention provides a high-resolution capacitance measurement, high immunity to interference and robustness in case of need together with a short measurement duration, low requirements. reached the computing power and a low power consumption during the majority of the operating time.
  • the transition criterion preferably comprises a threshold value comparison of the first detection measure with a first threshold value.
  • a first detection measure a voltage drop across the sensor electrode is expediently detected.
  • the voltage drop across the charging resistor can also be detected.
  • the transition criterion is met in both cases if the first detection measure does not reach the associated threshold value within a predetermined time frame.
  • the sensor electrode is preferably periodically charged and discharged in this method step. After an expiry of a predetermined waiting time, the evaluation unit measures the voltage drop across the sensor electrode or the charging resistor and compares this voltage with the predetermined voltage threshold value. Alternatively, the evaluation unit detects the time of the charging process until reaching the threshold value, and compares this time with a corresponding time threshold value.
  • to determine the charge amount of the sensor electrode charge is transferred from this to the reference capacitor and measured there on the basis of this charge transfer building up capacitor voltage.
  • the charge on the reference capacitor is increased stepwise, preferably by repeated charge transfer, in order to improve the measurement accuracy.
  • the capacitor voltage after a certain number of charge increases is therefore again used in a suitable process variant as a measure of the capacitance of the sensor electrode.
  • the charge is gradually accumulated on the reference capacitor until the voltage of the reference capacitor exceeds a predetermined limit.
  • the variable number of charge increase steps in this case until reaching the limit value is used here as a measure of the capacitance.
  • the capacitor voltage is determined after a fixed predetermined number of charge increases during the second measurement phase and evaluated as a measure of the capacity.
  • the first measurement phase here preferably takes up a substantially predominant proportion of the total measurement time.
  • the inventive method or the associated sensor unit for detecting a door opening request of a motor vehicle user are applied to a door of a motor vehicle.
  • the evaluation unit of the sensor unit outputs a triggering signal that initiates the actuation of the vehicle door when it detects a door opening request of the vehicle user on the basis of the evaluated sensor signals.
  • the door opening request is intentionally signaled by a specific body movement of the vehicle user, which causes a characteristic change in the measured capacitance of the sensor.
  • the door to be actuated is preferably a vehicle tailgate.
  • the sensor unit is expediently arranged in this case in its intended installation situation in the rear bumper of the vehicle. If a leg of the vehicle user approaches the bumper, in particular in the form of a kicking motion, the sensor unit transmits a triggering signal actuating the tailgate at a specific value of the capacity measure.
  • a sensor unit for the actuation of other vehicle doors or for contactless anti-jamming protection motor-driven closing elements, for example in a vehicle window or a vehicle sunroof.
  • the method according to the invention and the associated sensor unit can also be used for applications outside the automotive industry, for example as proximity sensors or level gauges in industrial production.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a capacitive sensor unit for the contactless actuation of a vehicle door, with a sensor electrode, an evaluation unit, a charging resistor and a reference capacitor,
  • FIG. 2 is a schematic side view of a motor vehicle bumper, the sensor electrode arranged therein and the evaluation unit coupled thereto, as well as an electrical stray field forming on the sensor electrode,
  • FIGS. 4 shows in a diagram the schematically simplified time profile of the voltages dropping across the reference capacitor and the sensor electrode during a second measuring phase in the absence of a measuring signal signaling a door opening request
  • FIG. 5 is a representation according to FIG. 4 showing the time profile of the voltages dropping across the reference capacitor and the sensor electrode in the case of a measuring signal signaling a door opening request.
  • the capacitive sensor unit 1 shown in FIG. 1 comprises an evaluation unit 2, a charging resistor 3, a reference capacitor 4 and a sensor.
  • the evaluation unit 2 has three switchable inputs / outputs (pins a, b and c) via which the resistor 3, the reference capacitor 4 and the sensor electrode 5 are signal-wise coupled to the evaluation unit 2.
  • the evaluation unit 2 is formed in this embodiment, at least substantially by a microcontroller with a control and evaluation software implemented thereon.
  • the pin a of the evaluation unit 2 is in each case connected to a connection contact of the reference capacitor 4, the charging resistor 3 and the sensor electrode 5.
  • the pins b and c are connected to the other terminal contact of the reference capacitor 4 and to the other terminal contact of the charging resistor 3.
  • the pins a, b and c are switched by the evaluation unit 2 during operation to various states to perform the different work processes during the measurement process.
  • Each pin a, b, c can reversibly take on one of three states, these states passively by a switchable input resistance (“high-ohmic” / "low-impedance”), as well as in low-impedance state by a switchable output potential (“high” / "low ”) are characterized.
  • the sensor unit 1 is used for non-contact detection of a door opening request of a vehicle user 6 (FIG. 2) and for the automatic opening of a corresponding vehicle door, here for example a tailgate 7, as soon as such a door opening request is detected by the sensor unit 1.
  • the door opening request to be recognized is thereby purposefully signaled by the vehicle user 6 in that the vehicle user 6, as shown in FIG. 2, briefly approaches a leg 8 - in particular in the form of a kicking motion - to the rear bumper 9 of the vehicle, in or on which the sensor electrode 5 in FIG their intended installation state is appropriate.
  • the evaluation unit 2 is preferably weather-protected in the dry space of the vehicle body arranged.
  • an electrical voltage is applied by the evaluation unit 2 to the sensor electrode 5, under the action of which an electrical stray field 10 is generated in a spatial area (detection space) which surrounds the sensor electrode 5.
  • the leg 8 of the vehicle user 6 located in the detection space acts as a counterelectrode to the sensor electrode 5 via a leg 11 due to the electrical conductivity of the human body tissue and the grounding of the body tissue ,
  • the sensor electrode 5 thus forms with the leg 8 an electrical capacitor (schematically indicated in FIG. 1) whose capacitance changes in a characteristic manner with the distance of the leg 8 from the sensor electrode 5.
  • the capacitance formed by the sensor electrode 5 and ground, in particular the leg 8 of the vehicle user 6 which may be located in the detection area, is hereinafter referred to as the "capacitance of the sensor electrode 5" for reasons of simplification.
  • the sensor unit 1 detects a (capacitance) dimension C in a continuous measurement process, that is to say a variable which is characteristic of the capacitance of the sensor electrode 5.
  • This measurement process is divided into two phases, namely an energy-saving "low-power” mode (hereinafter LP mode) with comparatively low measurement accuracy, and a high-resolution “high-performance” mode (HP mode) with higher measurement accuracy.
  • LP mode energy-saving "low-power” mode
  • HP mode high-resolution "high-performance” mode
  • the sensor unit 1 changes automatically and reversibly between the two measurement modes in accordance with the acquired capacity measure C.
  • the sensor unit 1 In normal operation, thus in the absence of the door opening signal indicating leg 8 of the vehicle user 6 and thus at comparatively low capacity, the sensor unit 1 operates in the LP mode. It switches from this LP mode to HP mode as soon as the capacity measurement and / or its time change assume a specified critical value range. If the capacity measure C determined with higher precision then corresponds to a trigger criterion stored for the recognition of the door opening request, the output causes
  • the evaluation unit 2 remains in the HP mode until the capacitance of the sensor electrode 5 has dropped below a reset value.
  • the evaluation unit 2 determines the capacitance C by detecting and evaluating the charging speed of the sensor electrode 5. For this purpose, the evaluation unit 2 switches the pin b in the high-resistance state, so that the reference capacitor 4 is de-energized.
  • the evaluation unit 2 discharges the sensor electrode 5 by switching the pin a to the low state in order to establish a defined initial state for the measurement and to eliminate any residual charge on the sensor electrode 5. Subsequently, the pin a in the high-impedance state and pin c are switched to the high state. As a result, the sensor electrode 5 is charged via the charging resistor 3, so that the (electrode) voltage UM applied to the sensor electrode 5 gradually increases (FIG. 3). For a given, constant size of the charging resistor 3, the speed of the voltage rise depends on the capacitance of the sensor electrode 5, whereby the value of the voltage UM increases more slowly with increasing capacitance.
  • the evaluation unit 2 picks up the voltage UM between pin a and a ground connection and derives therefrom the capacitance measure C from.
  • the evaluation unit 2 takes over the measured voltage UM unmodified as a capacitance measure C.
  • the capacitance measure C behaves opposite to the actual capacitance of the sensor electrode 5, thus decreasing with increasing capacity.
  • the evaluation unit 2 multiplies the voltage UM by a predetermined factor, inverts it, logarithms it or modifies it in another way to form the capacitance measure C. ed.
  • the capacity measure C thus formed is compared by the evaluation unit 2 with a stored (voltage) threshold value S1, this comparison serving as a transition criterion, on the basis of which the evaluation unit 2 decides on the change to the HP mode.
  • the transition criterion is fulfilled if the voltage UM at the end of the waiting time A ⁇ falls below the threshold value S1 (dashed line in FIG. 3) owing to the comparatively large capacity and correspondingly slow charging of the sensor electrode 5. In this case, the evaluation unit 2 switches to the HP mode.
  • the evaluation unit 2 remains in the LP mode and starts by recharging the sensor electrode 5 a new LP measurement cycle of the type described above.
  • the evaluation unit 2 detects the capacitance of the sensor electrode 5 by a charge transfer method.
  • the pin c is switched by the evaluation unit 2 into the high-resistance state, so that the resistor 3 is de-energized.
  • the sensor electrode 5 and the reference capacitor 4 are first - again to produce defined output conditions for the measurement - discharged from the evaluation unit 2 by switching both pins a and b in the low state.
  • the pins a and b are then switched in a first transfer step of an HP measurement cycle of the evaluation unit 2 in the high state or the high-resistance state, so that the sensor electrode 5 is charged via the pin a.
  • the voltage applied to the sensor electrode 5 electrode voltage UM corresponds to the operating voltage UB of the evaluation unit. 2
  • the evaluation unit 2 switches the pins a and b in the high-resistance state or in the low state, so that now a charge flow to the reference capacitor 4 is made possible.
  • voltage equalization takes place between the electrode voltage UM and the (capacitor) voltage UC dropping across the reference capacitor 4 until a common compensation potential U1 is reached (FIGS. 4 and 5).
  • the capacitor voltage UC is now tapped by the evaluation unit 2 via the pins a and b and compared as a termination condition with a (voltage) threshold value S2. If the capacitor voltage UC corresponding to the compensation potential U1 drops below the threshold value S2, the evaluation unit 2 starts by transferring the pins a and b to the high state or the high-resistance state another transfer step, in the course of which the capacitor voltage UC - in comparison to the potential U1 reaches higher - equalizing potential U2 (FIGS. 4 and 5).
  • the evaluation unit 2 repeats the transfer step in this case until the termination condition is met, ie until the capacitor voltage UC reaches or exceeds the threshold value S2 after the voltage compensation.
  • the capacitor voltage UC reaches or exceeds the threshold value S2 after the voltage compensation.
  • the evaluation unit 2 therefore detects in the HP mode the number of transfer steps carried out within an HP measurement cycle until the fulfillment of the termination criterion and determines the capacity measure C. In the exemplary embodiment described below, the evaluation unit 2 takes over the detected
  • the evaluation unit 2 compares the capacity measure C determined in this way with a predetermined triggering threshold value. If the transfer step number of the HP measurement cycle is used directly as the capacity measure C, this trigger threshold specifies a minimum number of transfer steps per measurement cycle. The triggering criterion is fulfilled if the capacitance C falls below the tripping threshold value.
  • the tripping threshold value is set to the value 3 by way of example.
  • the triggering criterion is therefore met here in the case of FIG. 5, while it is not met in the case of FIG. 4.
  • the tripping threshold is set to the value 1000, for example.
  • the evaluation unit 2 Upon fulfillment of the triggering criterion, the evaluation unit 2 outputs a trigger signal A to the actuator 12 of the tailgate 7, which then automatically opens or closes the tailgate 7.
  • the evaluation unit 2 switches back to the LP mode in a first embodiment variant.
  • the evaluation unit 2 starts a new HP measuring cycle when the trigger criterion is not fulfilled, and only returns to the LP mode when the capacitance C exceeds a predetermined reset value, that is, when the capacitance C measured indirectly Capacitance of the sensor electrode 5 has dropped sufficiently again.
  • the evaluation unit 2 always carries out a defined one per HP measuring cycle Number of transfer steps through and determines the capacity measure C from the compensation potential, which adjusts the capacitor voltage UC after completion of the last transfer step. In this case, the evaluation unit 2 triggers the opening or closing of the tailgate 7 when the capacity measure C exceeds a predetermined triggering threshold.
  • the sensor unit 1 is preferably coupled with a fully automatic opening door locking system ("Keyless Go"), which only releases an actuation of the tailgate 7 when the door closing system - for example a radio transmitter in the key of the vehicle user 6 - is unlocked.
  • Keyless Go fully automatic opening door locking system
  • transition criterion of the first measurement phase or the trigger criterion of the second measurement phase can be deposited as the transition criterion that the electrode voltage UM may not be reached several times the voltage threshold value S1 in immediately successive LP measurement cycles.
  • the fulfillment or non-fulfillment of the transition criterion or triggering criterion can also be tested by means of a neural network or by means of fuzzy logic.
  • a method for measuring a capacitance is given.
  • a first detection measure for the capacitance to be measured is detected by means of a first measurement method.
  • a second measurement phase is started when the first detection measure fulfills a transition criterion.
  • a second detection measure for the capacitance to be measured is detected by means of a second measuring method different from the first measuring method.
  • the second measuring method has a higher measuring accuracy compared to the first measuring method, but also a higher energy consumption.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Messen einer Kapazität angegeben. Verfahrensgemäß wird während einer ersten Messphase ein erstes Detektionsmaß (UM) für die zu messende Kapazität mitteis einer ersten Messmethode erfasst. Eine zweite Messphase wird dabei gestartet, wenn das erste Detektionsmaß (UM) ein Übergangskriterium erfüllt. Während der zweiten Messphase wird ein zweites Detektionsmaß (UC) für die zu messende Kapazität mittels einer von der ersten Messmethode verschiedenen zweiten Messemethode erfasst. Die zweite Messmethode weist im Vergleich zu der ersten Messmethode eine höhere Messgenauigkeit, aber auch einen größeren Energieaufwand auf.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Messen einer Kapazität
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Kapazität sowie eine zugehörige Sensoreinheit.
Das Erfassen einer Kapazität oder einer Kapazitätsänderung ist für viele Anwendungsbereiche von Bedeutung. In der Kraftfahrzeugtechnik werden kapazitive Sensoren insbesondere häufig als Näherungsschalter eingesetzt, insbesondere zum berührungslosen Betätigen einer Fahrzeugtür oder in berührungslos arbeitenden Einklemmschutzvorrichtungen.
Ein Verfahren zur Kapazitätsmessung, insbesondere für die genannten Einsatzzwecke, soll wünschenswerterweise einerseits ein möglichst präzises und fehlersicheres Maß für die zu messende Kapazität liefern. Andererseits soll ein solches Verfahren eine schnelle Kapazitätsmessung ermöglichen, insbesondere um auf rasche Änderungen der Kapazität - zum Beispiel infolge eines sich schnell näherenden Körperteils oder Gegenstandes - eine hinreichend schnelle Reaktion zu ermöglichen. Schließlich soll ein solches Verfahren energiesparend und mit einfachen Mitteln automatisch umsetzbar sein. Es sollte in diesem Sinn insbesondere numerisch unaufwändig sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein diesen Anforderungen besonders gut entsprechendes Verfahren zur Kapazitätsmessung anzugeben. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete kapazitive Sensoreinheit anzugeben.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich der Sensoreinheit wird die Aufgabe ferner erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
( Verfahrensgemäß wird während eines Messvorgangs, bei dem eine Kapazität und/oder eine Kapazitätsänderung erfasst werden soll, zwischen einer ersten und einer zweiten Messphase unterschieden.
Während der ersten Messphase wird mittels einer vergleichsweise unpräzisen aber durch vergleichsweise geringen Energieverbrauch ausgezeichneten ersten Messmethode als Grobabschätzung ein erstes Detektionsmaß der zu messenden Kapazität ermittelt. Während der zweiten Messphase wird eine präzisere, aber energieaufwändigere zweite Messmethode zur Ermittlung eines zweiten Detekti- onsmaßes für eine Feinabschätzung der Kapazität herangezogen. Erfindungsgemäß wird dabei von der ersten Messphase in die zweite Messphase umgeschaltet, wenn das erste Detektionsmaß ein vorgegebenes Übergangskriterium erfüllt.
In bevorzugter Ausführung des Verfahrens wird während der ersten Messphase zur Grobabschätzung der zu messenden Kapazität ein Maß für eine Ladegeschwindigkeit einer Sensorelektrode als erstes Detektionsmaß erfasst. Alternativ hierzu kann während der ersten Messphase ein die Sensorelektrode beinhaltender Spannungsteiler mit einer Wechselspannung beaufschlagt werden. Das erste Detektionsmaß kann in diesem Fall aus der kapazitätsabhängigen Amplitude der Spannung und/oder aus dem Phasenwinkel zwischen dieser Spannung und der Stromstärke des durch diese Spannung verursachten Stromflusses gewonnen werden.
Während der zweiten Messphase wird dagegen bevorzugt ein Maß für eine auf der Sensorelektrode gesammelte Ladungsmenge als zweites Detektionsmaß erfasst. Alternativ hierzu kann das zweite Detektionsmaß auch durch Bestimmung der Frequenz einer Spannung gewonnen werden, die von einem die Sensorelektrode beinhaltenden RC-Oszillator erzeugt wird.
Die erfindungsgemäße kapazitive Sensoreinheit umfasst mindestens eine Sensorelektrode, kann optional aber auch mehrere Sensorelektroden umfassen. Die Sensoreinheit umfasst darüber hinaus eine Auswerteeinheit. Der oder jeder Sen- sorelektrode einerseits und der Auswerteinheit andererseits sind hierbei ein Ladewiderstand und ein Referenzkondensator selektiv zwischenschaltbar. Die Auswerteeinheit ist schaltungs- und/oder programmiertechnisch dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist die Auswerteeinheit zumindest im Wesentlichen durch einen MikroController gebildet, in dem ein das Verfahren automatisch durchführendes Steuerprogramm implementiert ist. Die Steuereinheit kann alternativ aber auch zum Beispiel durch einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) gebildet sein.
Erkanntermaßen erfüllen die in den beiden Messphasen jeweils angewandten Messmethoden jeweils nur einen Teil der vorstehend erwähnten Anforderungen. So ist insbesondere die Bestimmung der Ladegeschwindigkeit zwar vorteilhafterweise numerisch unaufwändig, und somit einfach und energiesparend umsetzbar. Nachteiligerweise lässt sie aber eine nur vergleichsweise unpräzise Kapazitätsbestimmung zu. Sie ist zudem vergleichsweise fehler- und störungsanfällig. Die Bestimmung der Ladungsmenge ermöglicht andererseits eine wesentlich präzisere und fehlerunanfälligere Kapazitätsbestimmung. Sie ist aber numerisch und verfahrenstechnisch wesentlich komplexer. Sie ist daher - bei gegebener Leistung eines das Verfahren durchführenden Automaten - langsamer und energieaufwändiger.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in Abwesenheit eines zu detektier- ten Körperteils, somit typischerweise während des weitaus überwiegenden Anteils der Betriebszeit, die Kapazitätsmessung auf Basis der energie- und ressourcensparenden Grobabschätzung. Nur bedarfsweise, nämlich wenn durch die Grobabschätzung eine Kapazität kritischer Größe ermittelt wird (Übergangskriterium), wird auf die genauere Feinabschätzung umgeschaltet. Durch das dynamische Umschalten zwischen den Messphasen werden somit die jeweiligen Vorteile der beiden Messmethoden synergetisch genutzt, wohingegen deren Nachteile weitgehend unterdrückt werden. Im Einzelnen werden durch das erfindungsgemäße Verfahren eine hochauflösende Kapazitätsmessung, hohe Störunempfindlichkeit und Robustheit im Bedarfsfall zusammen mit kurzer Messdauer, geringen Anforderun- gen an die Rechenleistung und einem geringem Stromverbrauch während der überwiegenden Betriebszeit erreicht.
Vorzugsweise umfasst das Übergangskriterium verfahrensgemäß einen Schwellwertvergleich des ersten Detektionsmaßes mit einem ersten Schwellwert. Als erstes Detektionsmaß wird zweckmäßigerweise eine über der Sensorelektrode abfallende Spannung erfasst. Alternativ hierzu kann auch die über dem Ladewiderstand abfallende Spannung erfasst werden. Das Übergangskriterium ist in beiden Fällen dann erfüllt, wenn das erste Detektionsmaß den zugehörigen Schwellwert in einem vorgegebenen Zeitrahmen nicht erreicht. Im Rahmen der Sensoreinheit wird in diesem Verfahrensschritt vorzugsweise die Sensorelektrode periodisch geladen und entladen. Die Auswerteeinheit misst hierbei in zweckmäßiger Ausgestaltung nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit die über der Sensorelektrode bzw. dem Ladewiderstand abfallende Spannung und vergleicht diese Spannung mit dem vorgegebenen Spannungs-Schwellwert. Alternativ erfasst die Auswerteeinheit die Zeit des Aufladevorgangs bis zum Erreichen des Schwellwerts, und vergleicht diese Zeit mit einem entsprechenden Zeit-Schwellwert.
In einer geeigneten Ausführungsform des Verfahrens wird zur Bestimmung der Ladungsmenge der Sensorelektrode Ladung von dieser auf den Referenzkondensator transferiert und dort anhand der sich infolge dieses Ladungstransfers aufbauenden Kondensatorspannung gemessen. Die Ladung auf dem Referenzkondensator wird hierbei zur Verbesserung der Messgenauigkeit vorzugsweise durch wiederholten Ladungstransfer schrittweise erhöht.
Die Kondensatorspannung nach einer bestimmten Anzahl von Ladungserhöhungen wird daher in einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wiederum als Maß für die Kapazität der Sensorelektrode herangezogen. In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird hierzu die Ladung auf dem Referenzkondensator schrittweise kumuliert, bis die Spannung des Referenzkondensators einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Die in diesem Fall variable Anzahl der Ladungserhö- hungsschritte bis zum Erreichen des Grenzwertes wird hierbei als Maß für die Kapazität herangezogen. In einer gleichermaßen bevorzugten Alternativausführung des Verfahrens wird während der zweiten Messphase die Kondensatorspannung nach einer fest vorgegebenen Anzahl an Ladungserhöhungen bestimmt und als Maß für die Kapazität ausgewertet.
In einer geeigneten Weiterführung des Verfahrens wird optional während des Messvorgangs in einem zeitlichen Raster alternierend zwischen der ersten Messphase und der zweiten Messphase gewechselt, um einen präzisierten Grundwert für die zu messende Kapazität zu bestimmen. Die in der ersten Messphase durchgeführte Grobabschätzung wird somit durch periodisch eingestreute zweite Messphasen kalibriert. Insgesamt nimmt die erste Messphase hierbei aber vorzugsweise einen wesentlich überwiegenden Anteil der Gesamtmesszeit ein.
In einer bevorzugten Ausführung werden das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise die zugehörige Sensoreinheit zur Erkennung eines Türöffnungswunsches eines Kraftfahrzeugnutzers bei einer Tür eines Kraftfahrzeugs angewandt. In einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung gibt die Auswerteeinheit der Sensoreinheit ein die Betätigung der Fahrzeugtür veranlassendes Auslösesignal aus, wenn sie anhand der ausgewerteten Sensorsignale einen Türöffnungswunsch des Fahrzeugnutzers erkennt. Der Türöffnungswunsch wird hierbei bestimmungsgemäß durch eine bestimmte Körperbewegung des Fahrzeugnutzers signalisiert, die eine charakteristische Änderung der von dem Sensor gemessenen Kapazität verursacht.
Bei der zu betätigenden Tür handelt es sich vorzugsweise um eine Fahrzeug- Heckklappe. Die Sensoreinheit ist in diesem Fall in ihrer bestimmungsgemäßen Einbausituation zweckmäßigerweise im hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet. Wird ein Bein des Fahrzeugnutzers an den Stoßfänger angenähert, insbesondere in Form einer Kickbewegung, sendet die Sensoreinheit bei einem bestimmten Wert des Kapazitätsmaßes ein die Heckklappe betätigendes Auslösesignal aus.
Denkbar ist aber auch eine Verwendung einer solchen Sensoreinheit für die Betätigung anderer Fahrzeugtüren oder für den berührungslosen Einklemmschutz bei motorisch angetriebenen Schließelementen, beispielsweise bei einem Fahrzeugfenster oder einem Fahrzeugschiebedach. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Sensoreinheit können ferner auch für Anwendungen außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik verwendet werden, beispielsweise als Näherungssensoren oder Füllstandsmesser in der industriellen Fertigung.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine kapazitive Sensoreinheit zum berührungslosen Betätigen einer Fahrzeugtür, mit einer Sensorelektrode, einer Auswerteeinheit, einem Ladewiderstand und einem Referenzkondensator,
Fig. 2 in schematischer Seitenansicht einen Kraftfahrzeugstoßfänger, die darin angeordnete Sensorelektrode und die mit dieser gekoppelte Auswerteeinheit, sowie ein sich an der Sensorelektrode ausbildendes elektrisches Streufeld,
Fig. 3 in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf der über der Sensorelektrode abfallenden Spannung während einer ersten Messphase der Auswerteeinheit,
Fig. 4 in einem Diagramm den schematisch vereinfachten zeitlichen Verlauf der über dem Referenzkondensator und der Sensorelektrode abfallenden Spannungen während einer zweiten Messphase in Abwesenheit eines einen Türöffnungswunsch signalisierenden Messsignals, und
Fig. 5 in Darstellung gemäß Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der über dem Referenzkondensator und der Sensorelektrode abfallenden Spannungen im Falle eines einen Türöffnungswunsch signalisierenden Messsignals.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in der Fig. 1 dargestellte kapazitive Sensoreinheit 1 umfasst eine Auswerteeinheit 2, einen Ladewiderstand 3, einen Referenzkondensator 4 und eine Sen- sorelektrode 5. Die Auswerteeinheit 2 weist drei schaltbare Ein-/Ausgänge (Pins a, b und c) auf, über die der Widerstand 3, der Referenzkondensator 4 und die Sensorelektrode 5 signaltechnisch mit der Auswerteeinheit 2 gekoppelt sind. Die Auswerteeinheit 2 ist in dieser Ausführung zumindest im Wesentlichen durch einen Mikrokontroller mit einer darauf implementierten Steuer- und Auswertesoftware gebildet.
Der Pin a der Auswerteeinheit 2 ist jeweils mit einem Anschlusskontakt des Referenzkondensators 4, des Ladewiderstands 3 und der Sensorelektrode 5 verbunden. Die Pins b und c sind mit dem anderen Anschlusskontakt des Referenzkondensators 4 beziehungsweise mit dem anderen Anschlusskontakt des Ladewiderstands 3 verbunden.
Die Pins a, b und c werden von der Auswerteeinheit 2 während des Betriebs auf verschiedene Zustände umgeschaltet, um die unterschiedlichen Arbeitsprozesse während des Messvorgangs auszuführen. Jeder Pin a,b,c kann reversibel einen von drei Zuständen einnehmen, wobei diese Zustände passiv durch einen schaltbaren Eingangswiderstand („hochohmig" /„niederohmig"), sowie in niederohmi- gem Zustand durch ein schaltbares Ausgangspotential („high" /„low") charakterisiert sind.
Die Sensoreinheit 1 dient zur berührungslosen Erkennung eines Türöffnungswunsches eines Fahrzeugnutzers 6 (Fig. 2) und zur automatischen Öffnung einer entsprechenden Fahrzeugtür, hier z.B. einer Heckklappe 7, sobald ein solcher Türöffnungswunsch durch die Sensoreinheit 1 erkannt wird. Der zu erkennende Türöffnungswunsch wird dabei von dem Fahrzeugnutzer 6 bestimmungsgemäß dadurch signalisiert, dass der Fahrzeugnutzer 6 gemäß Fig. 2 ein Bein 8 kurzzeitig - insbesondere in Form einer Kickbewegung - an den hinteren Stoßfänger 9 des Fahrzeugs annähert, in oder an dem die Sensorelektrode 5 in ihrem bestimmungsgemäßen Einbauzustand angebracht ist. Die Auswerteeinheit 2 ist dagegen vorzugsweise witterungsgeschützt in dem Trockenraum der Fahrzeugkarosserie angeordnet. Im Betrieb der Sensoreinheit 1 wird durch die Auswerteeinheit 2 an die Sensorelektrode 5 eine elektrische Spannung angelegt, unter deren Wirkung in einem Raumbereich (Erfassungsraum), der die Sensorelektrode 5 umgibt, ein elektrisches Streufeld 10 erzeugt wird.
Zur automatischen Erkennung des Türöffnungswunsches durch die Sensoreinheit 1 wird der physikalische Effekt ausgenutzt, dass das sich in dem Erfassungsraum befindliche Bein 8 des Fahrzeugnutzers 6 aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit des menschlichen Körpergewebes und der Erdung des Körpergewebes über ein Standbein 11 als Gegenelektrode zu der Sensorelektrode 5 wirkt. Die Sensorelektrode 5 bildet mit dem Bein 8 somit einen (in Fig. 1 schematisch angedeuteten) elektrischen Kondensator, dessen Kapazität sich mit dem Abstand des Beins 8 zu der Sensorelektrode 5 in charakteristischer Weise ändert. Die von der Sensorelektrode 5 und Masse, insbesondere dem gegebenenfalls im Erfassungsbereich befindlichen Bein 8 des Fahrzeugnutzers 6 gebildete Kapazität ist nachfolgend aus Vereinfachungsgründen als„Kapazität der Sensorelektrode 5" bezeichnet.
Die Sensoreinheit 1 erfasst während des Betriebs in einem kontinuierlichen Messvorgang ein (Kapazitäts-)Maß C, also eine für die Kapazität der Sensorelektrode 5 charakteristische Größe. Dieser Messvorgang ist in zwei Phasen unterteilt, nämlich einen energiesparenden„Low-Power"-Modus (nachfolgend LP-Modus) mit vergleichsweise geringer Messgenauigkeit, und einen hochauflösenden„High- Performance"-Modus (HP-Modus) mit höherer Messgenauigkeit.
Die Sensoreinheit 1 wechselt hierbei nach Maßgabe des erfassten Kapazitätsmaßes C automatisch und reversibel zwischen den beiden Messmodi. Im Normalbetrieb, mithin in Abwesenheit des den Türöffnungswunsch signalisierenden Beins 8 des Fahrzeugnutzers 6 und somit bei vergleichsweise geringer Kapazität, arbeitet die Sensoreinheit 1 in dem LP-Modus. Sie schaltet von diesem LP-Modus in den HP-Modus, sobald das Kapazitätsmaß und/oder dessen zeitliche Änderung einen vorgegebenen kritischen Wertebereich annehmen. Sofern das daraufhin mit höherer Präzision bestimmte Kapazitätsmaß C einem für die Erkennung des Türöffnungswunsches hinterlegten Auslösekriterium entspricht, veranlasst die Aus-
( werteeinheit 2 durch Ansteuerung eines Stellantriebs 12 die Betätigung, also das Öffnen oder Schließen der Heckklappe 7. Andernfalls schaltet die Auswerteeinheit 2 in den LP-Modus zurück.
In alternativer Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit 2 solange in dem HP-Modus verbleibt, bis die Kapazität der Sensorelektrode 5 unter einen Rückschaltwert abgesunken ist.
Im LP-Modus ermittelt die Auswerteeinheit 2 das Kapazitätsmaß C durch Erfassung und Auswertung der Ladegeschwindigkeit der Sensorelektrode 5. Hierzu schaltet die Auswerteeinheit 2 den Pin b in den hochohmigen Zustand, so dass der Referenzkondensator 4 unbestromt ist.
Zu Beginn eines LP-Messzyklus wird von der Auswerteeinheit 2 durch Schaltung des Pins a in den Low-Zustand die Sensorelektrode 5 entladen, um einen definierten Ausgangszustand für die Messung herzustellen und etwaige Restladung auf der Sensorelektrode 5 zu eliminieren. Anschließend werden der Pin a in den hochohmigen Zustand und Pin c in den High-Zustand geschaltet. Hierdurch wird die Sensorelektrode 5 über den Ladewiderstand 3 geladen, so dass die an der Sensorelektrode 5 anliegende (Elektroden-)Spannung UM allmählich ansteigt (Fig. 3). Bei vorgegebener, konstanter Größe des Ladewiderstands 3 hängt die Geschwindigkeit des Spannungsanstiegs von der Kapazität der Sensorelektrode 5 ab, wobei der Wert der Spannung UM mit steigender Kapazität umso langsamer zunimmt.
Nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit At greift die Auswerteeinheit 2 die Spannung UM zwischen Pin a und einen Masseanschluss ab und leitet hieraus das Kapazitätsmaß C ab. In dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel übernimmt die Auswerteeinheit 2 die gemessene Spannung UM unmodifiziert als Kapazitätsmaß C. Das Kapazitätsmaß C verhält sich hierbei entgegengesetzt zu der tatsächlichen Kapazität der Sensorelektrode 5, nimmt also mit wachsender Kapazität ab. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit 2 zur Bildung des Kapazitätsmaßes C die Spannung UM mit einem vorgegebenen Faktor multipliziert, invertiert, logarithmiert oder auf andere Weise modifi- ziert. Das so gebildete Kapazitätsmaß C wird von der Auswerteeinheit 2 mit einem hinterlegten (Spannungs-)Schwellwert S1 verglichen, wobei dieser Vergleich als Übergangskriterium dient, anhand dessen die Auswerteeinheit 2 über den Wechsel in den HP-Modus entscheidet.
Bei unmittelbarer Übernahme der Spannung UM als Kapazitätsmaß C ist das Übergangskriterium erfüllt, wenn die Spannung UM am Ende der Wartezeit A\ - infolge vergleichsweise großer Kapazität und entsprechend langsamer Aufladung der Sensorelektrode 5 - den Schwellwert S1 unterschreitet (gestrichelte Linie in Fig. 3). In diesem Fall schaltet die Auswerteeinheit 2 in den HP-Modus.
Hat andernfalls die Spannung UM am Ende der Wartezeit A - infolge einer vergleichsweise kleinen Kapazität und entsprechend schneller Aufladung der Sensorelektrode 5 - den Schwellwert S1 erreicht oder überschritten (durchgezogene Linie in Fig. 3), bleibt die Auswerteeinheit 2 in dem LP-Modus und beginnt durch erneute Entladung der Sensorelektrode 5 einen neuen LP-Messzyklus der vorstehend beschriebenen Art.
Im HP-Modus erfasst die Auswerteeinheit 2 die Kapazität der Sensorelektrode 5 durch ein Ladungstransfer- Verfahren. Der Pin c wird hierzu von der Auswerteeinheit 2 in den hochohmigen Zustand geschaltet, so dass der Widerstand 3 un- bestromt ist.
Die Sensorelektrode 5 und der Referenzkondensator 4 werden zunächst - wiederum zur Herstellung definierter Ausgangsbedingungen für die Messung - von der Auswerteeinheit 2 entladen, indem sie beide Pins a und b in den Low-Zustand schaltet.
Die Pins a und b werden anschließend in einem ersten Transferschritt eines HP- Messzyklus von der Auswerteeinheit 2 in den High-Zustand bzw. den hochohmigen Zustand geschaltet, so dass die Sensorelektrode 5 über den Pin a geladen wird. In geladenem Zustand entspricht die an der Sensorelektrode 5 anliegende Elektrodenspannung UM der Betriebsspannung UB der Auswerteeinheit 2.
( Nach Abschluss dieses Ladevorgangs schaltet die Auswerteeinheit 2 die Pins a und b in den hochohmigen Zustand bzw. in den Low-Zustand, so dass nun ein Ladungszufluss auf den Referenzkondensator 4 ermöglicht wird. Dadurch findet ein Spannungsausgleich zwischen der Elektrodenspannung UM und der über dem Referenzkondensator 4 abfallenden (Kondensator-)Spannung UC statt, bis ein gemeinsames Ausgleichpotential U1 erreicht ist (Fig. 4 und 5).
Die Kondensatorspannung UC wird nun von der Auswerteeinheit 2 über den Pins a und b abgegriffen und als Abbruchbedingung mit einem (Spannungs-)Schwell- wert S2 verglichen. Unterschreitet die - dem Ausgleichpotential U1 entsprechende - Kondensatorspannung UC den Schwellwert S2, beginnt die Auswerteeinheit 2 durch Umschalten der Pins a und b in den High-Zustand bzw. den hochohmigen Zustand einen weiteren Transferschritt, im Verlauf dessen die Kondensatorspannung UC ein - im Vergleich zu dem Potential U1 höheres - Ausgleichspotential U2 erreicht (Fig. 4 und 5).
Die Auswerteeinheit 2 wiederholt den Transferschritt dabei so oft, bis die Abbruchbedingung erfüllt ist, bis also die Kondensatorspannung UC nach dem Spannungsausgleich den Schwellwert S2 erreicht oder überschreitet. Anders als die schematisch vereinfachten Spannungsverläufe gemäß Fig. 4 und 5 suggerieren, werden im realen Betrieb der Sensoreinheit 1 mit jedem Transferschritt nur kleine Ladungsmengen transferiert, so dass die pro Transferschritt erzielte Änderung der Kondensatorspannung UC sehr gering ausfällt. Es werden daher in der Praxis typischerweise mehrere hundert bis tausend Transferschritte benötigt, um die Abbruchbedingung zu erfüllen. Die Anzahl der benötigten Transferschritte (La- dungserhöhungsschritte) ist dabei aber umso kleiner, je größer die Kapazität der Sensorelektrode 5 ist.
Die Auswerteeinheit 2 erfasst daher im HP-Modus die Anzahl der innerhalb eines HP-Messzyklus bis zur Erfüllung des Abbruchkriteriums durchgeführten Transferschritte und ermittelt hieraus das Kapazitätsmaß C. Bei dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel übernimmt die Auswerteeinheit 2 die erfasste
( Anzahl der Transferschritte unmodifiziert als Kapazitätsmaß C. Auch hier verhält sich das Kapazitätsmaß C somit entgegengesetzt zu der tatsächlichen Kapazität der Sensorelektrode 5. Alternativ kann aber auch hier vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit 2 zur Bildung des Kapazitätsmaßes C die erfasste Anzahl der Transferschritte mit einem vorgegebenen Faktor multipliziert, invertiert oder auf andere Weise modifiziert.
Als Auslösekriterium vergleicht die Auswerteinheit 2 das so ermittelte Kapazitätsmaß C mit einem vorgegebenen Auslöse-Schwellwert. Bei unmittelbarer Verwendung der Transferschrittanzahl des HP-Messzyklus als Kapazitätsmaß C gibt dieser Auslöse-Schwellwert eine Minimalanzahl von Transferschritten pro Messzyklus vor. Das Auslösekriterium ist hierbei erfüllt, wenn das Kapazitätsmaß C den Auslöse-Schwellwert unterschreitet.
Im vereinfachten Beispiel gemäß Fig. 4 und 5 ist der Auslöse-Schwellwert beispielhaft auf den Wert 3 gesetzt. Das Auslösekriterium wird hier daher im Fall der Fig. 5 erfüllt, während es im Fall der Fig. 4 nicht erfüllt wird. In der Praxis ist der Auslöse-Schwellwert beispielsweise auf den Wert 1000 gesetzt.
Bei Erfüllung des Auslösekriteriums gibt die Auswerteeinheit 2 ein Auslösesignal A an den Stellantrieb 12 der Heckklappe 7 aus, der daraufhin die Heckklappe 7 automatisch öffnet oder schließt.
Wird das Auslösekriterium nicht erfüllt, schaltet die Auswerteeinheit 2 in einer ersten Ausführungsvariante in den LP-Modus zurück. In einer alternativen Ausführungsvariante startet die Auswerteeinheit 2 bei Nicht-Erfüllung des Auslösekriteriums zunächst einen neuen HP-Messzyklus, und schaltet erst dann in den LP- Modus zurück, wenn das Kapazitätsmaß C einen vorgegeben Rückschaltwert überschreitet, wenn also die indirekt über das Kapazitätsmaß C gemessene Kapazität der Sensorelektrode 5 wieder hinreichend abgesunken ist.
In einer weiteren Variante der in der Auswerteeinheit 2 implementierten Steuersoftware, führt die Auswerteeinheit 2 pro HP-Messzyklus stets eine festgelegte Anzahl von Transferschritten durch und ermittelt das Kapazitätsmaß C aus dem Ausgleichspotential, auf das sich die Kondensatorspannung UC nach Abschluss des letzten Transferschritts einstellt. In diesem Fall löst die Auswerteeinheit 2 das Öffnen oder Schließen der Heckklappe 7 aus, wenn das Kapazitätsmaß C einen vorgegebenen Auslöseschwellwert überschreitet.
Um eine Fehlauslösung der Sensoreinheit 1 durch unberechtigte Personen oder zum Beispiel Tiere auszuschließen, ist die Sensoreinheit 1 vorzugsweise mit einem vollautomatisch öffnenden Türschließsystem („Keyless Go") gekoppelt, das eine Betätigung der Heckklappe 7 nur dann freigibt, wenn das Türschließsystem - zum Beispiel durch einen Funksender im Schlüssel des Fahrzeugnutzers 6 - entriegelt ist.
Anstelle einfacher Schwellwertvergleiche können auch komplexere Muster für das Übergangskriterium der ersten Messphase bzw. das Auslösekriterium der zweiten Messphase vorgesehen sein. Beispielsweise kann als Übergangskriterium hinterlegt sein, dass die Elektrodenspannung UM den Spannungs-Schwellwert S1 in unmittelbar aufeinanderfolgenden LP-Messzyklen mehrfach nicht erreicht werden darf. Die Erfüllung bzw. Nicht-Erfüllung des Übergangskriteriums oder Auslösekriteriums kann ferner auch mittels eines neuronalen Netzwerkes oder mittels Fuzzy- Logik getestet werden.
Zusammenfassend wird ein Verfahren zum Messen einer Kapazität angegeben. Bei dem Verfahren wird während einer ersten Messphase ein erstes Detektions- maß für die zu messende Kapazität mittels einer ersten Messmethode erfasst. Eine zweite Messphase wird dabei gestartet, wenn das erste Detektionsmaß ein Übergangskriterium erfüllt. Während der zweiten Messphase wird ein zweites Detektionsmaß für die zu messende Kapazität mittels einer von der ersten Messmethode verschiedenen zweiten Messemethode erfasst. Die zweite Messmethode weist im Vergleich zu der ersten Messmethode eine höhere Messgenauigkeit, aber auch einen größeren Energieaufwand auf. Bezugszeichenliste
1 Sensoreinheit
2 Auswerteeinheit
3 Ladewiderstand
4 Referenzkondensator
5 Sensorelektrode
6 Fahrzeugnutzer
7 Heckklappe
8 Bein
9 Stoßfänger
10 Streufeld
11 Standbein
12 Stellantrieb
C Kapazitätsmaß
a Pin
b Pin
c Pin
At Wartezeit
UB Betriebsspannung
UM (Elektroden-)Spannung
UC Kondensatorspannung
U1 Ausgleichpotential
U2 Ausgleichpotential
51 (Spannungs-)Schwellwert
52 (Spannungs-)Schwellwert

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Messen einer Kapazität,
- bei welchem während einer ersten Messphase ein erstes Detektionsmaß (UM) für die zu messende Kapazität mittels einer ersten Messmethode er- fasst wird,
- bei welchem eine zweite Messphase gestartet wird, wenn das erste Detektionsmaß (UM) ein Übergangskriterium erfüllt, und
- bei welchem während der zweiten Messphase ein zweites Detektionsmaß (UC) für die zu messende Kapazität mittels einer von der ersten Messmethode verschiedenen zweiten Messemethode erfasst wird,
wobei die zweite Messmethode im Vergleich zu der ersten Messmethode eine höhere Messgenauigkeit aufweist, und wobei die erste Messmethode im Vergleich zu der zweiten Messmethode einen geringeren Energieaufwand aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
- bei welchem während der ersten Messphase ein Maß (UM) für eine Ladegeschwindigkeit einer Sensorelektrode (5) als erstes Detektionsmaß erfasst wird, und
- bei welchem während der zweiten Messphase ein Maß (UC) für eine Ladungsmenge auf der Sensorelektrode (5) als zweites Detektionsmaß erfasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
- bei welchem das Übergangskriterium einen Schwellwertvergleich des ersten Detektionsmaßes (UM) mit einem ersten Schwellwert (S1 ) umfasst,
( - bei welchem als erstes Detektionsmaß die über der Sensorelektrode (5) oder einem vorgeschalteten Ladewiderstand (3) abfallende elektrische Spannung (UM) erfasst wird, und bei welchem das Übergangskriterium dann erfüllt wird, wenn das erste Detektionsmaß (UM) diesen Schwellwert (S1 ) in einem vorgegebenen Zeitrahmen (At) nicht erreicht.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
bei welchem in der zweiten Messphase eine aufgrund eines Ladungstransfers von der Sensorelektrode (5) auf einen Referenzkondensator (4) an dem letzteren anliegende Kondensatorspannung (UC) erfasst wird, bei welchem die Ladungsmenge auf dem Referenzkondensator (4) schrittweise erhöht wird, bis die Kondensatorspannung (UC) einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, und bei welchem die Anzahl der Ladungserhöhungsschritte als zweites Detektionsmaß erfasst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
bei welchem in der zweiten Messphase von der Sensorelektrode (5) schrittweise Ladung auf einen Referenzkondensator (4) transferiert und auf letzterem akkumuliert wird, bei welchem nach einer Anzahl von Ladungserhö- hungsschritten die an dem Referenzkondensator (4) anliegende Kondensatorspannung (UC) erfasst wird, und bei welchem diese Kondensatorspannung (UC) als zweites Detektionsmaß erfasst wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei welchem zur Bestimmung eines Kapazitätsgrundmaßes in einem zeitlichen Raster alternierend zwischen der ersten Messphase und der zweiten Messphase gewechselt wird.
7. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Erkennung eines Türöffnungswunsches eines Kraftfahrzeugnutzers (6) bei einem Kraftfahrzeug mittels einer kapazitiven Sensoreinheit (1).
(
8. Kapazitive Sensoreinheit (1 ) mit einer Sensorelektrode (5) und einer Auswerteeinheit (2) sowie damit signaltechnisch gekoppelt oder koppelbar einem Ladewiderstand (3) und einem Referenzkondensator (4), wobei die Auswerteeinheit (2) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
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